35kV空心电抗器工频磁场最优抑制方式的研究分析

干式空心电抗器运行时产生的强磁场是变电站和换流站内电磁污染的主要来源,其产生的强磁场引起了变电站和换流站接地网导体的发热、对周围设备的磁干扰以及对运行人员身体健康的影响等。为此,通过有限元分析软件ANSYS的仿真,探讨了在三相一字形排列的干式空心电抗器最优工频磁场的抑制方式,对比分析了多种屏蔽方式下的磁场屏蔽效果,最终得出了在三相一字型排列的干式空心电抗器底部加钢屏蔽侧围加铝屏蔽的镂空屏蔽罩的最优磁场屏蔽方式,在这种屏蔽方式下,磁场的抑制效果最好,且对电抗器的影响较小。     

干式空心电抗器工频磁场屏蔽方法的研究

干式空心电抗器运行时会在周围产生较大的漏磁场,是电力系统中电磁污染源之一.为解决此电磁污染,基于工频磁场屏蔽原理,探讨干式空心电抗器的漏磁场屏蔽方法.采用Ansoft软件的涡流场有限元计算模块,分别对电抗器上端、下段及外围漏磁场进行分析,通过仿真计算不同屏蔽方式对电抗器磁场、电感及电流分布的影响.同时生产附带外围屏蔽的电抗器样机一台,和普通电抗器做漏磁场测试对比.最后结合仿真结果和根据实际可行性,给出了工程上的应用建议.     

干式空心电抗器下部磁场不同屏蔽方式的屏蔽效果对比分析

本文中作者以一台35kV干式空心电抗器为例,通过采用不同结构的屏蔽方式改善电抗器下部的磁场分布,对其磁场分布进行了有限元仿真分析,并通过模型试验验证,对比分析了不同屏蔽装置的屏蔽效果.     

35kV干式空心电抗器下工频磁场抑制

针对35kV干式空心电抗器下磁场较强,对周围电磁环境的影响较为突出的问题,采取了一种施加高电导率屏蔽防护体的方法来有效地减小其周围工频磁场的大小。在建立的分析模型基础上,利用混合有限元的方法,计算和分析了干式空心电抗器在采取屏蔽防护体措施后不同情形下的工频磁场分布情况,并分析了施加某屏蔽体后对电抗器电抗参数和能量损耗的影响。结果表明,所采取的屏蔽防护方法能显著地降低干式空心电抗器下方区域的工频磁场强度,且对电抗参数的影响和屏蔽体的能量损耗都在容许及可接受的范围。     

一起干式空心串联电抗器的故障分析

通过对广东省一起干式空心串联电抗器故障的分析和所进行的试验论证,发现干式空心串联电抗器在运行时温度分布不均匀,存在局部过热现象,现用的温升试验方法不足以反映空心串联电抗器绕组的实际温升情况,建议干式空心串联电抗器的温升试验应检测电抗器绕组的最高温升,作为电抗器温升试验的结果。     

一起干式空心串联电抗器的故障分析

通过对广东省一起干式空心串联电抗器故障的分析和所进行的试验论证,发现干式空心串联电抗器在运行时温度分布不均匀,存在局部过热现象,现用的温升试验方法不足以反映空心串联电抗器绕组的实际温升情况,建议干式空心串联电抗器的温升试验应检测电抗器绕组的最高温升,作为电抗器温升试验的结果。     

工艺偏差对干式空心电抗器局部温升的影响分析研究

由于干式空心并联电抗器支路数非常多,工艺偏差会造成干式空心电抗器局部温升差异。局部温升过高会导致干式空心并联电抗器局部绝缘过早老化,降低干式空心电抗器的运行年限。因此文中针对BKDK-20000/35型干式并联空心电抗器进行模型建立,通过有限元数值计算分析,得到了不同整体半径、包封间距和匝数偏差情况下温升的变化进行研究,结果表明对于不同的工艺偏差类型,整体半径偏差引起各包封温升产生较小的变化,包封间距偏差引起各包封温升产生较大变化,匝数偏差引起各包封温升产生明显变化。为进一步控制干式空心并联电抗器生产过程工艺偏差量提供依据。     

高导热环氧复合材料干式电抗器热点温升的仿真研究

干式电抗器的稳定运行影响新型电力系统的输电可靠性。干式空心电抗器包封材料整体由浸有环氧树脂的玻璃纤维丝经高温固化而成。本文采用多物理场耦合有限元方法,考虑干式空心电抗器的包封材料热导率对其热点温升的影响,建立了环氧复合材料的COMSOL微观仿真模型和外电路约束下的干式空心电抗器电-磁、流-热耦合计算模型。将电磁场下的损耗作为热源计算温度场与流场分布,研究在25℃环境温度下常规/高导热环氧复合材料对干式空心电抗器热点温升的影响规律。结果表明：高导热环氧树脂对复合材料热导率的提升效果显著;包封材料本体及周围空气温度场区域中热点温升最大值为103.75℃,出现在内部第4层包封材料的上端处;不同热导率的复合材料对降低干式电抗器的热点温升有明显差异,其中干式电抗器在高导热环氧树脂复合材料下的热点温度降低了7.55℃。     

干式空心滤波电抗器温度场分布研究

针对干式空心滤波电抗器的运行事故主要来源于电抗器内部温升导致绝缘被破坏问题,为了提高电抗器的运行可靠性,基于温度场计算原理,在考虑空气流速的情况下对某型号电抗器的温度场进行了计算,分析了电抗器的流体场和温度场分布规律.研究结果表明:干式空心滤波电抗器的温升集中在电抗器的上部中心区域,径向电抗器温度上部大于底部,轴向电抗器温度由左至右先升高后降低.     

干式空心电抗器故障及运维策略分析

为分析500 k V变电站内干式空心电抗器频繁故障的原因,对干式空心电抗器的结构、特点进行了研究,在分析电网内发生的多起干式空心电抗器故障后发现,引起电抗器故障的最直接原因为匝间短路且故障多发生在干式电抗器投入运行1 h内,引起匝间短路的原因为维护不当、正常投切过程中产生的操作过电压、制造工艺不良、制造材料不良等,线圈匝间绝缘缺陷、包封表面缺陷、局部温升过高是容易导致干式空心电抗器发生故障的3个薄弱环节。根据这些故障特点,从严格执行反措、加强日常巡维等方面对干式空心电抗器的故障提出了有效的防护措施。     

基于矩量法的空心电抗器工频磁场仿真分析

为了研究变电站站内干式空心电抗器周围工频磁场的分布情况,笔者基于矩量法,首先推导了工频磁场矩量法的计算原理,然后以35 kV干式空心电抗器为例对单相电抗器、三相电抗器组进行模型建立与工频磁场分布的计算与分析。将计算结果与实测结果进行对比,两者结果吻合良好,说明了文中方法及模型的准确性与有效性。最后分析空心电抗器组在不同运行方式时对其周围工频磁场分布的影响情况,为研究变电站站内电抗器周围工频磁场的分布提供参考。     

匝间短路状态下干式空心电抗器电感量的分析

针对干式空心电抗器匝间绝缘故障,采用磁矢位法对故障状态下空心电抗器电感量进行了分析。在分析过程中,考虑到故障线圈中环流所形成的磁场对干式空心电抗器电感量影响下,得出故障状态下干式空心电抗器电感量计算的精确解析表达式。在此基础上,利用电磁仿真软件MAGNET对干式空心电抗器磁场及故障线圈环流进行仿真分析,并对相同故障状态的电抗器进行不同频率下的电感量测量。由仿真和测试结果表明:故障线圈环流对干式空心电抗器电感量影响较大,其影响随着频率增大而增大,最终趋于稳定,这与故障状态下干式空心电抗器电感量计算表达式分析结果一致。由此可见,所推导的故障状态下干式空心电抗器电感量计算解析表达式可用于工程实践。     

电气制造·日历

2013-10-15-2013-11-1510月15日15中国能建北京设备厂自主研发的500 kV干式空心限流电抗器、110 kV干式空心并联电抗器及35 kV油浸磁屏蔽空心电抗器在北京通过产品鉴定。鉴定会上,项目组汇报了产品的技术报告,专家经过对鉴定资料审查、质疑和答辩,最后一致同意通过产品鉴定,认为500 kV干式空心限流电抗器和110 kV干式空心并联电抗器技术指标达到了同类产品国际领先水平,35 kV油浸磁屏蔽空心电抗器达到了国际先进水平。     

基于等温等压法设计的大容量干式空心电抗器交、直流温升特性

针对干式空心电抗器在直流电流和交流电流下温升分布特征差异,依托于南方电网公司滇西北送电广东±800k V特高压直流输电工程,采用理论、仿真与试验相结合的方式,基于等温等压法大容量干式空心电抗器分别在全损耗等效直流电流和全损耗等效交流电流下开展了温升设计与试验。结果表明:首先,通过合理导线选型以及线圈本体结构设计,干式空心电抗器可同时满足全损耗等效直流温升试验和全损耗等效交流温升试验要求。其次,在全损耗等效直流温升试验下线圈本体温升明显高于全损耗等效交流温升试验。最后,金属辅件采用特殊设计结构,可保证交流温升试验下发热温度可控。研究成果可为后期交、直流复合干式空心电抗器的设计提供依据。     

RFID无源无线温度传感器与空心电抗器的融合设计与试验

空心电抗器的内部温度一直缺乏有效的监测手段。在其内部安装无源无线温度传感器可以有效解决空心电抗器内部温度监测问题。文中将RFID无源无线温度传感器安装在空心电抗器内部,对信号屏蔽,绝缘,涡流温升,电磁干扰等融合问题进行了全面的仿真、计算和实验研究,结果表明:RFID无源无线温度传感器可以克服空心电抗器屏蔽,实现正常通信;空心电抗器绝缘裕度足够,通过了雷电冲击耐受试验和匝间过电压试验考核;在温升试验中,改进后的传感器涡流温升很小,不影响对空心电抗器温度的测量;RFID无源无线温度传感器温度测量值与空心电抗器本体温度接近。空心电抗器不产生高频电磁场干扰,不影响传感器正常工作。综上所述,在空心电抗器内部安装RFID无源无线温度传感器可以有效地监测其内部温度。     

基于场-路耦合的干式空心电抗器稳态电磁场及电动力分析

干式空心电抗器具有线性度好、维护方便、难燃、无污染等显著优点,是一种广泛应用于远距离输电线路的无功补偿装置,它的运行状况直接影响着电网输电质量。以干式空心串联电抗器为研究对象,利用有限元分析软件建立了场-路耦合分析模型。通过稳态求解对电抗器匝间的磁场、电场以及内部所受电动力的分布进行分析研究,给出了干式空心电抗器内部磁场、电场以及所受电动力的分布规律。所做工作为电抗器的优化设计以及绝缘材料的合理选择提供了良好的参考依据。     

干式空心电抗器的温升试验与绕组温升的计算

概述了干式空心电抗器的温升试验过程,介绍了电抗器热点温升和平均温升的确定方法,并运用几何原理推导出温升试验切断电源瞬间电抗器绕组电阻Ｒ０的计算公式。     

叠装式干式空心电抗器温度场仿真与实验分析

电抗器的热稳定校核是生产设计中的重要指标,温度监测是检修维护的重要环节。电抗器温升过高造成包封绝缘损坏,严重时引发烧毁事件。文中基于有限元的方法,运用电磁场-流场-温度场理论对三相叠装式干式空心电抗器进行了温度场的仿真计算,提出了电抗器包封温度在轴向上和径向上的分布规律。研制基于物联网模式的干式空心电抗器温度在线监测系统,对某变电站内电抗器进行了多点温升测试。通过对比分析,仿真值与测量值吻合良好。研究成果能够为干式空心电抗器的温度在线监测与故障诊断提供理论基础和参考依据。     

空心电抗器的复合被动屏蔽结构的电磁性能分析

针对空心电抗器的漏磁场问题,通过加装多层复合式磁屏蔽装置,对空心电抗器进行磁场屏蔽,以减少目标区域内的磁场强度,达到保护目标区域内操作人员健康和设备安全的目的。在一定频率范围的正弦电流激励下,利用坡印亭定律和麦克斯韦方程推算出空心电抗器屏蔽体涡流损耗和目标观测点的屏蔽效能解析计算公式,并在涡流场中求解不同结构磁屏蔽体各层的涡流损耗和目标区域内观测点的屏蔽效能,并利用有限元仿真,对不同结构磁屏蔽的电磁性能进行评估,从而为复合式被动磁场屏蔽设计提供相应的建议和参考。     

35kV三相空心电抗器组的磁场分布

干式空心电抗器产生的强磁场是变电站内电磁污染的主要来源。为此,总结分析了现有的空心电抗器磁场计算方法,并基于场-路耦合计算模型对三相干式空心电抗器组建立了仿真模型。对35kV品字形排列电抗器组进行仿真计算,计算结果与该电抗器组测量值相符。研究得出了三相空心电抗器组的安装高度和相间距离对周围工频电磁场分布的影响:电抗器周围的磁感应强度随着支柱高度的增加而降低,但仅限于距离电抗器较近的范围内;增大相间距离,对电抗器周围工频磁场的分布改善较小,反而增加了电抗器所需要的安装面积和泄漏磁场的分布范围,对于改善泄漏磁场分布并没有较大的实用价值。